含中心体喷嘴非淹没空化射流调制研究

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1、摘要含中心体喷嘴空化水射流是空化射流的一种，本文在对含中心体喷嘴水射流充分调研的基础上，通过数值模拟和实验，研究水力参数及结构参数对含中心体喷嘴非淹没射流及其破岩效果的影响规律，并依据结果优化含中心体喷嘴结构参数。数值模拟采用k一￡标准模型和Mixture多相流控制方程，结果表明非淹没条件下提高含射流的有效工作喷距；其压力场和速度场呈现出复杂变化，射流轴心线上先出现负压区，沿轴向压力递增至最大值后又迅速减小至环境压力；小喷距范围内，轴心流速先增大后迅速减小，达到某一最低值后又迅速增加，在4"-'5倍无因次喷距范围达到最大值。通过非淹没条件下含中心体喷嘴射流破

2、岩实验，发现最优喷距在1~2倍无因次喷距之间，比常规非淹没射流具有更好的破岩效果，反映出含中心体喷嘴具有产生空化射流的能力。含中心体喷嘴射流的破岩能力与喷嘴出口段长度、喷嘴出口直径、中心体直径、中心体嵌入深度等结构参数有关。实验表明，具有喷嘴出口段长度L=I～1．5倍当量直径、中心体直径与喷嘴出口直径比值Dc／Dn=0．5～0．75、中心体嵌入深度在0．4-4)．7倍出口直径间的含中心体喷嘴射流破岩效果最好。数值模拟结果与破岩实验结果吻合，该研究为非淹没条件下提高射流破碎效果研究指出了一个新方向。关键词：含中心体喷嘴，非淹没、射流，数值模拟，实验，破岩Mod

3、ulationStudyonUnsubmergedCavitatingjetfromNozzlewithaCentrecylinderLiYanling(Oil&GasWellEngineering)DirectedbyProfessorYangYongyinAbstractCavitationwaterjetsfromnozzlewithacentrecylinderisatypeofcavitationjets．Basedonabundantinvestigationsofwaterjetsfromnozzlewithacentrecylinder,th

4、einfluencelawofhydraulicandstructuralparametersoneffectofrockbreakingunderwaterjetisresearchedthroughsomenumericalsimulationsandexperiments．Andstructuralparametersofnozzlewithacentrecylinderareoptimizedbysimulationsandexperimentalresults．Numericalsimulationsadoptk一￡standardmodeland

5、mixturemultiphaseflowgovemingequations．Theresultsindicatethatnon．submergedconditionsheighteneffectivestandoffdistanceofwaterjetfromnozzlewithacentrecylinder．Thepressurefieldandvelocityfieldshowsthecomplexityofchange．Atbeginning，axislinesofwaterjetappearnegativepressureregion，thenpr

6、essurealongtheaxialincreasestintomaximumpositivepressure，subsequently,itdropsrapidlytoenvironmentalpressure．Insmallrangeofstandoffdistance，velocityofflowinaxislinesofnozzlejetfirstincreasesthendecreasesrapidly,whenitreducestoaminimumvalue．velocityrapidincreasesrapidly,ataround4~5di

7、mensionlessDnmaximum．Bynon．submergedwaterjetpressurerockbreakingexperimentthroughanozzlewithacentrecylinder，wefindthatwhenoptimalstandoffdistanceisbetween1dimensionlessDnand2dimensionlessDn，theeffectofrockbreakingisbeRerthanconventionalnon-submergedjet，whichshowingthatnozzlewithace

8、ntrecylinderhaspotentialof